Представьте себе гигантский воздушный шар размером с футбольное поле, который уносит научный прибор почти к границе космоса и часами кружит над Антарктидой в поисках частиц антиматерии. Именно так выглядит миссия GAPS, эксперимент по поиску следов темной материи, стартовавший 15 декабря с антарктической площадки NASA при заметном вкладе Университета Гавайев в Маноа.
GAPS (General AntiParticle Spectrometer) подвешен под стратостатом на высоте около 24 миль, это примерно 39 километров. На такой высоте атмосфера уже почти не мешает, и детектор может ловить редчайшие космические частицы. Полет можно отслеживать в реальном времени на странице проекта.
Зачем все это нужно? Темная материя считается одной из главных загадок современной физики. По оценкам ученых, она составляет около 85% массы во Вселенной, но напрямую мы ее не видим и «потрогать» не можем. О ее существовании судят по гравитационному влиянию на галактики и другие объекты. Если удастся понять, что именно скрывается за этим эффектом, это может заметно расширить нашу картину мира и подсказать физике новые фундаментальные законы.
Эксперимент GAPS ищет в космических лучах редкие античастицы, в первую очередь антипротоны и антидейтроны. Считается, что такие сигналы могут быть связаны с процессами, в которых проявляет себя темная материя, например с ее распадом или аннигиляцией. Пока темная материя «выдает» себя только гравитацией, а ее свойства остаются неизвестными.
В разработке и подготовке миссии заметную роль играет Университет Гавайев в Маноа. Руководитель проекта Филип фон Дёткенхем, профессор кафедры физики и астрономии UH Mānoa, подчеркивает, что участие в GAPS выводит Гавайи на передний край исследований одной из самых больших загадок современной науки. В полетной операционной команде университета работают исследователь Research Corporation of UH Ахим Штёссль, аспирантка Грейс Тайтис и сам фон Дёткенхем. Также отмечается вклад Кори Геррити, который занимался задачами по разработке детектора на кампусе во время пандемии, и студента Хершела Вайнера.
Проект GAPS опирается на наработки NASA по стратосферным полетам над Антарктидой и на годы подготовки, включая калибровку детектора в UH Mānoa и интеграционные испытания на нескольких объектах NASA. В эксперименте участвуют исследователи из Колумбийского университета, UCLA и Northeastern University, а также партнеры из Японии, Италии и Китая. Теперь остается самое интересное: собрать данные на высоте, где космос становится ближе, и проверить, принесет ли охота за редкой антиматерией новые зацепки о природе темной материи.